面向模具的制造執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要組成部分，模具制造業(yè)的發(fā)展水平在一定程度上代表國家制造業(yè)的水平。近十幾年來我國模具生產(chǎn)水平取得了巨大的進步，但與發(fā)達國家相比還存在較大差距。除制造技術(shù)方面的差距外，模具生產(chǎn)過程的復(fù)雜多變造成管理上的困難也使我國模具企業(yè)在車間管理方面與先進國家存在較大差距。制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的發(fā)展為提高我國模具企業(yè)車間管理水平提供了系統(tǒng)的解決方案，但現(xiàn)有MES在模具企業(yè)的應(yīng)用還非常有限，其原因一方面是因為我國對MES的研究和應(yīng)

2、用還不成熟，另一方面是由模具制造業(yè)的特點所造成的。為此，本文基于面向模具企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)模型，并圍繞與模具MES相關(guān)的問題展開研究。
　　研究了模具制造業(yè)特點，建立模具MES功能模型，針對模具企業(yè)主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗進行工藝設(shè)計的問題，集成了模具工藝設(shè)計功能。建立了基于多Agent的模具MES體系結(jié)構(gòu)，將模具MES分為車間層、虛擬制造單元層和設(shè)備層，并以項目管理的形式組織虛擬制造單元，既提高系統(tǒng)的柔性、適應(yīng)性和敏捷性等要求，又

3、符合模具生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)上的特點。
　　工序級詳細制造調(diào)度是MES的核心模塊，工藝設(shè)計是制造調(diào)度的基礎(chǔ)和前提。模具制造過程中廣泛存在的工藝相關(guān)性問題為模具零件工藝設(shè)計提出了新的要求。定義了形狀特征工藝相關(guān)性的概念，針對模具零件間工藝相關(guān)性問題，分析了模具制造過程中常見的特征相關(guān)性特點，并提出了具有組合工序的模具零件工藝設(shè)計模型。研究了具有組合工序的模具零件的工藝設(shè)計算法，將工藝設(shè)計過程分為兩個步驟，首先利用模糊工藝推理實現(xiàn)單個形狀特征

4、的工藝設(shè)計，然后利用基于典型工藝路線的模具零件工藝設(shè)計遺傳算法對模具零件的工藝路線進行排序，排序過程中同時考慮組合工序，最終得到整個零件的工藝方案和零件間的工藝約束關(guān)系。
　　模具MES必須能夠處理具有工件間工藝約束的模具零件的生產(chǎn)調(diào)度問題。對考慮工藝相關(guān)性的制造調(diào)度問題進行了描述，指出該調(diào)度問題是具有柔性工藝路線和復(fù)雜工藝約束的Job-Shop問題。重點研究其調(diào)度算法，提出了蟻群算法與啟發(fā)式算法相結(jié)合的、考慮工藝相關(guān)性的模具制造

5、調(diào)度算法，算法首先利用蟻群尋優(yōu)確定零件各工序的加工機床，然后利用啟發(fā)式算法確定各機床零件加工順序，同時滿足各種約束條件并優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。對蟻群算法的相關(guān)參數(shù)和啟發(fā)式算法的優(yōu)先規(guī)則組合進行了研究，實驗表明，算法能夠處理模具零件間的工藝相關(guān)性約束。對算法各參數(shù)的影響進行了實驗研究，并通過與其它算法的性能對比說明了算法的優(yōu)化性能。
　　分析了模具制造中的各種擾動因素，為了實現(xiàn)模具制造動態(tài)調(diào)度的實時性，結(jié)合蟻群-啟發(fā)式算法特點，提出了局部更